【正文】 槽中各有 1條承受向下載荷，而另一條溝槽只有預加載荷的作用，接觸情況與單圓弧溝槽類似 。在承受重、沖擊載荷時，由于彈性變形，滑塊沿載荷作用方向產(chǎn)生較大的位移，從而可使間隙消失，此時左右兩條溝槽全部承受載荷。由于承受載荷的槽數(shù)增加，故其剛性及負載能力增大，同時具有較大的摩擦阻力，因此對加工時產(chǎn)生的振動具有抑制作用。 上一頁 下一頁 返回 第八節(jié) 滾動直線導軌的集成化創(chuàng)新設計 ? 當承受力矩載荷時，通過力矩分析可知前者力臂比后者小，因而后者力矩剛性高，而前者力矩剛性低，從而對導軌軸垂直方向的裝配誤差有很大的調(diào)整作用。綜上所述，通過結構創(chuàng)新，使得具有多列類雙圓弧溝槽的滾動直線導軌具有獨特的功能特性，可以綜合用于多種工況。 上一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 創(chuàng)新設計是新產(chǎn)品、新工藝開發(fā)過程中最能體現(xiàn)人類創(chuàng)造性的環(huán)節(jié)，它需要設計者有極強的綜合分析能力和多領域的專業(yè)知識。雖然現(xiàn)有的許多 CAD/CAM軟件在產(chǎn)品的輔助設計、輔助計算、輔助繪圖以及輔助制造等方面發(fā)揮了很大的作用，但是產(chǎn)品和工藝的妥協(xié)設計卻依然比比皆是。因為新產(chǎn)品、新工藝開發(fā)更多更重要的是非數(shù)據(jù)計算的、通過思考、推理和判斷來解決的創(chuàng)新活動。只有創(chuàng)新才能從根本原理上進行產(chǎn)品革新，才能為社會提供品種更多、功能更豐富、價格更低、性能更好的新產(chǎn)品?？梢哉f現(xiàn)代設計的核心就是創(chuàng)新設計。 ? 當今新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是 :以光機電液磁一體化為特征的高新技術大量滲入到新產(chǎn)品中，產(chǎn)品日趨小型化、多功能化、智能化 。產(chǎn)品易于制造、生命周期短、成本低。 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 因而在新產(chǎn)品開發(fā)中需要有較為成熟的創(chuàng)新理論和工具支撐，于是計算機輔助創(chuàng)新技術 (Computer Aided Innovation, CAI)應時而生。計算機輔助創(chuàng)新技術是新產(chǎn)品開發(fā)的一項關鍵技術，它是以近年來在歐美國家迅速發(fā)展的發(fā)明創(chuàng)造方法學 TRIZ研究為基礎，結合本體論、現(xiàn)代設計方法學、計算機技術、多領域?qū)W科知識綜合而成的創(chuàng)新技術，不僅為產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新提供實時的指導，而且還能在產(chǎn)品研發(fā)過程中不斷擴充和豐富，已經(jīng)成為企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)、實現(xiàn)技術創(chuàng)新的必備工具。 ? 所謂“本體論”是研究世間萬物之間聯(lián)系的科學理論，主要內(nèi)容有 :① 產(chǎn)品創(chuàng)新需要對自然科學和工程技術領域的基本原理以及人類已有的科研成果建立千絲萬縷的聯(lián)系 。② 構建大千世界普遍聯(lián)系的關系網(wǎng)，研究自然科學及工程領域中萬物之間關系及其應用的邊緣學科 。③ 關系是本體論的靈魂 。④ 得到人們沒有意識到的有用方案。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 因此本體論在創(chuàng)新設計中具有重要的指導作用。 ? 一、計算機輔助創(chuàng)新設計軟件 ? 目前以 TRIZ理論為基礎開發(fā)的計算機輔助創(chuàng)新設計軟件按功能多少、結構復雜程度以及用途的不同有數(shù)十種之多，軟件所用開發(fā)語言以英文為主，也有俄文、中文等其他語言開發(fā)的軟件，主要有美國 Invention Machine公司的 TcchOptitnizc:和 Ideation Intcrntional公司的Innovation Workbench (IWB)等，它們是產(chǎn)品開發(fā)中解決技術難題實現(xiàn)創(chuàng)新設計的有效工具，在國外很多企業(yè)及研究機構得到了廣泛的應用。其中 TechO畫 mizc:由 6個功能模塊組成 :① 問題分析定義模塊 。② 整理模塊 。③ 特征轉(zhuǎn)換模塊 。④ 工程學原理知識庫 。⑤ 創(chuàng)新原理模塊 。⑥ 系統(tǒng)改進與預測模塊。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 產(chǎn)品分析定義模塊的主要目的是功能分解和產(chǎn)品分析，然后說明什么途徑可以提高產(chǎn)品性能。整理模塊和特征轉(zhuǎn)換模塊用來完善產(chǎn)品分析模塊，主要方法是在保證產(chǎn)品的有用功能不受影響的前提下，通過去除產(chǎn)品的一些部件和特征，來改進或消除產(chǎn)品的有害功能。特征轉(zhuǎn)換模塊將一個部件或特征的功能轉(zhuǎn)移到需要改進的構件或特征上。工程學原理模塊存儲了大量的物理、化學等多學科的原理，并配有圖文并茂的說明和成功利用該原理解決問題的專利，通過功能檢索可以得到。創(chuàng)新原理模塊即為前述的 40個發(fā)明創(chuàng)造原理，用來解決各種技術沖突問題。系統(tǒng)改進與預測模塊首先利用物質(zhì)一場分析方法建立問題的模型，根據(jù)預測樹可以改變模型中作用的方式、強度等，為問題的改進提供探索的方向 。同時還可以對技術系統(tǒng)的發(fā)展方向加以預測，為產(chǎn)品創(chuàng)新提供正確導向。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 由于 TcchOptitnizcr中的產(chǎn)品改進過程有非常豐富的知識庫支持，因此用它來解決產(chǎn)品的技術問題和進行創(chuàng)新比傳統(tǒng)的方法更有效，可以幫助使用者快速找到完成所需功能的方法。與 TcchOptitnizcr緊密結合的軟件是 Knowledgist，主要用于知識獲取，它應用人工智能的最新成果即強大的語義處理技術代替人的工作，以極高的效率在浩瀚的信息海洋中查詢相關的信息，并對其進行提煉、概括和總結，建立針對某一專題的知識庫，為產(chǎn)品創(chuàng)新設計提供極有價值的最新信息。應用 Knowledgist可以加快獲取知識的速度，縮短科研時間，提高效率，使得企業(yè)在最新資料的獲取上取得競爭優(yōu)勢，并能最先發(fā)現(xiàn)新的市場需求，快速進行未來市場急需的新產(chǎn)品開發(fā)和研制。 ? CAI工具已經(jīng)有了十多年的歷史，其發(fā)展主要歷經(jīng)了以下幾個階段 : 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? (1) 194619x6年， TRIZ理論的萌芽一成型期，主要是少數(shù)發(fā)明家在使用 TRIZ。 ? (2) 19861992年， TRIZ理論日趨完善，進入了實際的工程化應用期，主要使用者是專家、學者。 ? (3) 19922023年， TRIZ理論與 IT技術相結合，形成了早期的 CAI軟件。同時，本體論開始出現(xiàn)并取得一定的研究成果。這個時期的使用者為接受一定層次 TRIZ訓練的工程技術人員。 ? (4) 2023年至今， TRIZ與本體論相結合，形成了更為先進的 CAI理論基礎。同時，在易用性上做了很大的改進，軟件的使用者已經(jīng)可以包括任何接受過高等教育的工程技術人員。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 現(xiàn)代 CAI技術的出現(xiàn)具有重大的意義和深遠的影響，它把過去只有專家、學者才能使用的高深技術，把過去需要熟知創(chuàng)新理論才能學好的傳統(tǒng)CAI軟件，變成了易學好用的計算機輔助創(chuàng)新平臺和創(chuàng)新能力拓展平臺。使得人們無需熟知創(chuàng)新理論，只要受過高等教育和工程訓練，就能在這樣的平臺上來培養(yǎng)創(chuàng)新意識，直至做出發(fā)明創(chuàng)新。 ? 二、創(chuàng)新能力拓展平臺 CBT/NOVA ? 億維訊公司 (IWINT)根據(jù) TRIZ理論開發(fā)的 CAI技術包括兩大軟件平臺 :計算機輔助創(chuàng)新設計平臺 (Pro/Innovator, The Computer Aided Innovation Solution)和創(chuàng)新能力拓展平臺 (CBT/NOVA , ComputerBased Training for Innovation )。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 計算機輔助創(chuàng)新設計平臺 (Pro/Innovator)將 TRIZ創(chuàng)新理論、本體論、多領域解決技術難題的技法、現(xiàn)代設計方法、自然語言處理技術和計算機軟件技術融為一體，成為設計人員的創(chuàng)新工具。借助其強大的分析綜合工具和源于專利的創(chuàng)新方案庫，技術人員在不同工程技術領域的產(chǎn)品概念設計階段，可打破思維定勢，拓寬思路，根據(jù)市場需求，正確地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品或工藝流程中存在的問題，并迅速解決產(chǎn)品開發(fā)中的關鍵問題，最終高質(zhì)量高效率地找出切實可行的創(chuàng)新設計方案。它含有問題分析、方案生成、方案評價、成果保護和成果共享 5個內(nèi)容，是快速、高效解決問題的良好軟件平臺?，F(xiàn)舉一個應用該軟件的有趣實例 :曾有用戶提出“如何清潔船用發(fā)動機的冷卻水過濾器”的問題，結果 Pro/Innovator的創(chuàng)新方案庫提出的解決方案是“爆米花”。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? “爆米花”與“清潔船用發(fā)動機的冷卻水過濾器”有什么聯(lián)系 ?這就是TRIZ理論與本體論的妙處，應用瞬時的壓力差，使米粒膨化，這就是爆米花原理的本質(zhì) (見 圖 916)。因此應用這一原理，不同領域的許多相似問題都可以解決。例如，利用瞬時壓力差可以打破物體的外殼，迅速批量剝除松子、葵花籽和花生的殼，迅速批量去除青椒的籽和蒂 。利用瞬間壓力差使人造寶石沿內(nèi)部原有的微裂紋分割 。清除下水管道中的淤泥。 ? 創(chuàng)新能力拓展平臺 (CBT/NOVA)是專門用于拓展創(chuàng)新能力的培訓平臺。使用者通過培訓平臺的學習，能夠在較短的時間內(nèi)掌握創(chuàng)新技法，激發(fā)創(chuàng)新潛能，學會運用創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法來解決問題，進行自身創(chuàng)新能力的提高和拓展，進而在解決實際問題時能夠產(chǎn)生創(chuàng)造性的解決方法。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? CBT/NOVA所提供的培訓內(nèi)容涵蓋了當今世界先進、實用的創(chuàng)新理論和技法，以培養(yǎng)全新的思維方式，創(chuàng)造性地解決實際創(chuàng)新設計問題，還提供有豐富權威的創(chuàng)新能力測試題庫，并能夠自動生成創(chuàng)新能力測試試卷。其創(chuàng)新理論和技法主要來源于發(fā)明問題解決理論 TRIZ 。 40個創(chuàng)新原理、物一場分析法、技術進化法則、 TRIZ算法、 76種創(chuàng)新問題標準解法等。 ? CBT/NOVA可以根據(jù)各專業(yè)特點，為不同課程定制教學平臺，還可以方便地添加科研中積累的知識和經(jīng)驗，加速知識的傳遞和共享。用戶還可以隨時通過網(wǎng)絡進行學習，自主安排學習進程。 ? CBT/NOVA主要用在企業(yè)員工創(chuàng)新能力拓展、企業(yè)智力資產(chǎn)儲存和共享、高校創(chuàng)新教育體系的教學、社會再教育或咨詢機構的創(chuàng)新能力培訓、相關機構創(chuàng)新能力認證培訓等方面。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 在“信息化帶動新型工業(yè)化”的國策下，提高企業(yè)創(chuàng)新能力的需求日益突顯。以成熟的創(chuàng)新理論作為支撐的計算機輔助創(chuàng)新技術填補了 LAX領域的技術空白，成功地把信息化技術應用到了產(chǎn)品生命周期的最前端，為制造業(yè)企業(yè)信息化技術提供了新的應用，也為知識工程、產(chǎn)品策劃、概念設計、方案設計、產(chǎn)品研發(fā)過程優(yōu)化、先進工程環(huán)境 (AEE)等具體的信息化項目提供了新的解決方案。 ? 三、計算機輔助創(chuàng)新設計應用 ? 有桿抽油方法是最廣泛應用的抽油方法，目前全世界擁有 85萬多口機械采油井，其中有 78萬多口有桿抽油機井，占世界機械采油井的 91%。游梁式采油機由于其結構簡單，可靠性高，并易于在全天候狀態(tài)下工作，而成為一種應用廣泛的有桿抽油設備。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 鋼絲繩是游梁式抽油機中的韌性連接，用于連接驢頭和抽油桿，將抽油機的動力傳遞給井下深井泵，其上部嵌在驢頭上，下部懸掛懸繩器，與抽油桿連接，如 圖 917所示。 ? 鋼絲繩在野外全天候狀態(tài)下工作過程中，受到較大的交變載荷作用和自然環(huán)境的影響，易出現(xiàn)銹蝕或斷裂等失效行為，嚴重影響著抽油機的正常工作。通常，工作現(xiàn)場沒有專門的維護工具，多年來應用的傳統(tǒng)鋼絲繩維護方式是人工涂抹黃油，但是高空作業(yè)不利于保證工人的人身安全，且長時間的停井會引起井下作業(yè)條件的惡化。因此，鋼絲繩的及時保養(yǎng)成為保證游梁式抽油機高效工作的重要環(huán)節(jié)之一。在上述情境中顯然出現(xiàn)了沖突，鋼絲繩的及時潤滑成為解決問題的關鍵。構思鋼絲繩潤滑裝置的功能原理方案是其概念設計的重點。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 分析現(xiàn)有的解決方案，人工涂抹黃油是常用的潤滑方式，工人普遍采用，但是存在人身安全隱患，同時又費時費力。此沖突可以選取 39個工程參數(shù)中的兩個加以描述?，F(xiàn)有的潤滑流程容易組織，選取優(yōu)化的參數(shù)為 No. 33，即操作流程的方便性，但同時帶來了安全隱患和井下作業(yè)條件的惡化，選取惡化的參數(shù)為 No. 30，即作用于物體的有害因素，如 圖 918所示。 ? 在 CAI軟件環(huán)境中，可以方便地通過沖突矩陣進行發(fā)明原理實例庫的搜索，如 圖 919所示，為在 Pro/Techniques 5. 0中的發(fā)明原理知識庫。用戶可根據(jù)自己的客觀條件參考或選擇可行方案，在此基礎上進行具體設計。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 在沖突矩陣中，推薦有 4條發(fā)明原理來解決此技術沖突，這四條發(fā)明原理分別是“分離 (抽取 )”“自服務”“機械系統(tǒng)替代”和“惰性環(huán)境”。其中，“自服務”原理的含義是，一個物體通過輔助功能或維護功能為自身服務 。利用廢棄的資源、能量或物質(zhì)。“自服務”原理為沖突的解決提供了有效的啟示。如果抽油機在運行過程中能夠自我完成鋼絲繩的潤滑功能，是比較理想的工作方式。 TRIZ中包括 7種潛在的資源類型 :物質(zhì)、能量 /場、可用空間、可用時間、物體結構、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)參數(shù)。針對游梁式抽油機運行系統(tǒng)開展資源分析，尋找隱性資源，充分利用廢棄的資源、能量或物質(zhì)。其中，超系統(tǒng)中存在的重力場和技術系統(tǒng)中游梁的周期性運動功能是實現(xiàn)抽油機自服務潤滑的關鍵資源。 上一頁 下一頁 返回 第九節(jié) 計算機輔助創(chuàng)新設計簡介 ? 在驢頭上部安放一個潤滑油容器，調(diào)節(jié)其位置和潤滑油的